DE3126691A1 - RECEIVING ANTENNA - Google Patents
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TDK ELECTRONICS CO., LTD. Tokyo (Japan)TDK ELECTRONICS CO., LTD. Tokyo (Japan)
EmpfangsantenneReceiving antenna
Die Erfindung bezieht sich auf eine Empfangsantenne mit einem vertikalen Ferritstab, der einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und mit einer Schwingkreis-Spule sowie einer Ausgangsspule versehen ist, wobei die Schwingkreisspule mit einem einstellbaren Kondensator verbunden ist, der zusammen mit der Schwingkreisspule den Schwingkreis bildet, und die Ausgangsspule mit Ausgangsanschlüssen verbunden ist.The invention relates to a receiving antenna with a vertical ferrite rod which has a circular cross-section and is provided with an oscillating circuit coil and an output coil, the oscillating circuit coil having an adjustable Capacitor is connected, which together with the resonant circuit coil forms the resonant circuit, and the output coil with output connections connected is.
Die Antenne ist besonders zum Empfang von Rundfunksendungen mit Frequenzmodulation im Bereich von 76 bis 90 MHz geeignet.The antenna is particularly suitable for receiving radio broadcasts with frequency modulation in the range from 76 to 90 MHz.
Fig. 1A stellt eine bekannte Ferritantenne dieser Art mit einem vertikalen Ferritstab 1 dar. Mit 2 ist ein Schwingkreis bezeichnet. Er besteht aus einer um den Ferritstab 1 herumgewickelten Spule 3 und einem veränderbaren Kondensator 4. Ferner ist eine Ausgangsspule 5 um den Ferritstab 1 herumgewickelt. Ferritantennen werden häufig verwendet, weil sie aufgrund der hohen Permiabilität des Ferritstabs eine hohe Ausgangsspannung abgeben. Die Resonanzfrequenz des Schwingkreises 2 ist mittels des veränderbaren Kondensators 4 auf die gewünschte Empfangsfrequenz abstimmbar. Die Antennenausgangsspannung wird von der Ausgangsspule 5 über Ausgangsanschlüsse 6 abgenommen.Fig. 1A shows a known ferrite antenna of this type with a vertical ferrite rod 1. With 2, a resonant circuit is designated. It consists of one wound around the ferrite rod 1 Coil 3 and a variable capacitor 4. Furthermore, an output coil 5 is wound around the ferrite rod 1. Ferrite antennas are often used because they emit a high output voltage due to the high permeability of the ferrite rod. The resonance frequency of the oscillating circuit 2 is adjusted to the desired reception frequency by means of the variable capacitor 4 tunable. The antenna output voltage is provided by the output coil 5 removed via output connections 6.
Der Antennengewinn G der Antenne nach Fig. 1A ist G«1i5 f\ Qe The antenna gain G of the antenna according to FIG. 1A is G « 1 i5 f \ Q e
Dabei bedeutet/ue die effektive Permeabilität des Ferritstabs, Qe die effektive Güte des Fenltstabs, S den Querschnittsflächen inhalt des Ferritstabs, Lf die Länge des Ferritstabs und ^U die Wellenlänge im leeren Raum. Der Antennengewinn G ist daher den Größen /U6, Qft, S und Lf proportional.Here / u e means the effective permeability of the ferrite rod, Q e the effective quality of the window rod, S the cross-sectional area of the ferrite rod, L f the length of the ferrite rod and ^ U the wavelength in empty space. The antenna gain G is therefore proportional to the quantities / U 6 , Q ft , S and L f.
Fig. 1B stellt die Abhängigkeit des Antennengewinns G von der Länge Lf und dem Durchmesser 0 der Ferritantenne nach Fig. 1A dar, wobei die Größen Me und Qft vorgegeben sind. Wie Fig. 1B zeigt, nimmt der Antennengewinn G mit dem Durchmesser 0 und der Länge L. zu.FIG. 1B shows the dependence of the antenna gain G on the length L f and the diameter 0 of the ferrite antenna according to FIG. 1A, the sizes M e and Q ft being predetermined. As FIG. 1B shows, the antenna gain G increases with the diameter 0 and the length L.
Wenn die Ferritstablänge jedoch einen vorbestimmten Wert überschreitet, nimmt der Antennengewinn G wegen der Verluste im Ferritstab ab, und ferner liegt die Resonanzfrequenz der Antenne aufgrund ihrer Selbstinduktivität und Streukapazität im VHF-Bereich. Da eine Ferritantenne in der Horizontalebene nicht richtungsabhängig ist, empfängt sie aufgrund einer Mehrfachreflexion der elektromagnetischen Wellen, z.B. an Gebäuden und/oder anderen Reflektoren, ein Echo.However, if the ferrite rod length exceeds a predetermined value, the antenna gain G decreases because of the losses in the ferrite rod, and furthermore the resonance frequency of the antenna lies due to their self-inductance and stray capacitance in the VHF range. Since a ferrite antenna is not direction-dependent in the horizontal plane, it receives due to multiple reflections electromagnetic waves, e.g. on buildings and / or other reflectors, an echo.
Eine andere bekannte Antenne für den VHF- und/oder UHF-Bereich ist eine Dipolantenne, deren Länge gleich der halben Wellenlänge ist. Eine derartige Dipolantenne hat jedoch den Nachteil, daß sie wegen ihrer Größe sehr sperrig 1st.Another known antenna for the VHF and / or UHF range is a dipole antenna, the length of which is equal to half the wavelength. However, such a dipole antenna has the disadvantage that it is very bulky because of its size.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Empfangsantenne der gattungsgemäßen Art anzugeben, die für den VHF- und/oder UHF-Bereich geeignet ist, einen hohen Antennengewinn und kleine Abmessungen aufweist.The invention is based on the object of a receiving antenna Specify the generic type for the VHF and / or UHF range is suitable, has a high antenna gain and small dimensions.
Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Antenne ein Gehäuse aufweist, daß sich von der Oberseite des Gehäuses zwei im wesentlichen rechtwinklige Flügel eines horizontalen ersten Antennenteils in zueinander gegengesetzten RichtungenAccording to the invention, this object is achieved in that the Antenna has a housing that extends from the top of the housing two substantially right-angled wings of a horizontal first antenna part in mutually opposite directions
weg erstrecken, daß die Flügel einen gefalteten langgestreckten Leiter mit mehreren ersten Abschnitten von der Länge D parallel zur Richtung der Flügel und mehreren zweiten Abschnitten von der Länge H senkrecht zur Richtung der ersten Abschnitte aufweisen, daß die äußeren Enden des gefalteten langgestreckten Leiters in den Flügeln frei sind, daß der Ferritstab in dem Gehäuse angeordnet ist, daß der Ferritstab eine Kopplungsspule aufweist, die mit den inneren Enden des gefalteten langgestreckten Leiters in den Flügeln verbunden ist, daß der erste Antennenteil mit den beiden Flügeln in horizontaler Richtung eine Gesamtlänge L im Bereich von etwa 350 mm bis 700 mm aufweist, daß die Länge der ersten Abschnitte etwa 6 mm bis 12 mm und die Länge der zweiten Abschnitte etwa 40 mm bis 150 mm beträgt und daß der Ferritstab einen Durchmesser von etwa 10 mm bis 30 mm und eine Länge von etwa 50 mm bis 150 mm aufweist.extend away that the wings form a folded elongate conductor with a plurality of first sections of length D in parallel to the direction of the wings and several second sections of length H perpendicular to the direction of the first sections, that the outer ends of the folded elongated conductor are free in the wings, that the ferrite rod is arranged in the housing is that the ferrite rod has a coupling coil with the inner ends of the folded elongated conductor in the wings is connected that the first antenna part with the two Wings in the horizontal direction have a total length L in the range of about 350 mm to 700 mm, that the length of the first Sections about 6 mm to 12 mm and the length of the second sections about 40 mm to 150 mm and that the ferrite rod has a diameter of about 10 mm to 30 mm and a length of about 50 mm to 150 mm.
Vorzugsweise ist die Ausgangsspule längs des Ferritstabs verschiebbar, um den Ausgangswiderstand der Empfangsantenne einzustellen. The output coil is preferably displaceable along the ferrite rod, to adjust the output resistance of the receiving antenna.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:The invention and its developments are described in more detail below with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1A den Aufbau einer bekannten Ferritstabantenne,1A shows the structure of a known ferrite rod antenna,
Fig. 1B die Abhängigkeit des Antennengewinns der Ferritstabantenne nach Fig. 1A von ihren Abmessungen,1B shows the dependence of the antenna gain of the ferrite rod antenna according to Fig. 1A of their dimensions,
Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Antenne,2 shows the basic structure of an antenna according to the invention,
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antenne,3 shows a further exemplary embodiment of an antenna according to the invention,
Fig. 4A die Draufsicht auf die Antenne nach Fig. 2,FIG. 4A shows the top view of the antenna according to FIG. 2,
Fig. 4B den Querschnitt A-A nach Fig. 4A,Fig. 4B shows the cross section A-A according to Fig. 4A,
Fig. 5A, 5B und 5C ausführlicher den Aufbau des unteren Teils der Antenne nach den Fig. 4A und 4B,FIGS. 5A, 5B and 5C show in more detail the structure of the lower part of the antenna according to FIGS. 4A and 4B,
Fig. 6A, 6B und 6C eine Alternative des Aufbausdes unteren Teils der Antenne nach den Fig. 4A und 4B,Figures 6A, 6B and 6C show an alternative construction of the lower part of the antenna according to Figures 4A and 4B;
Fig. 7 die Abhängigkeit des Ausgangswiderstands der erfindungsgemäßen Antenne von der Frequenz,7 shows the dependence of the output resistance of the invention Antenna on the frequency,
Fig. 8 die Abhängigkeit des Antennengewinns von den Abmessungen des Ferritstabs der Antenne nach Fig. 2,8 shows the dependence of the antenna gain on the dimensions of the ferrite rod of the antenna according to FIG. 2,
Fig. 9A und 9B die Abhängigkeit des Antennengewinns von Abmessungen des gefalteten horizontalen Antennenteils,9A and 9B show the antenna gain as a function of Dimensions of the folded horizontal antenna part,
Fig. 10 die Abhängigkeit des Antennengewinns der erfindungsgemäßen Antenne im Vergleich zum Antennengewinn bekannter Antennen und10 shows the antenna gain as a function of the invention Antenna compared to the antenna gain of known antennas and
Fig. 11 das Strahlungsdiagramm der erfindungsgemäßen Antenne.11 shows the radiation diagram of the antenna according to the invention.
Die Fig. 2 und 3 zeigen Schaltbilder erfindungsgemäß ausgebildeter Antennen und die Fig. 4A und 4B den Aufbau der Antenne nach Fig.2, und zwar Fig. 4A in Draufsicht und Fig. 4B im Querschnitt A-A der Fig, 4A. Die Empfangsantenne hat einen langgestreckten ersten Antennenteil 10, der horizontal ausgerichtet wird, und einen Ferritstab 13, der vertikal angeordnet wird. Um den oberen Teil des Ferritstabs 13 ist eine Spule 12 gewickelt, und die aus dem Ferritstab 13, der Spule 12, einem Schwingkreis 14 und einer Ausgangsspule 15 bestehende Anordnung bildet einen zweiten Antennenteil. Der erste Antennenteil 10 hat einen Leiter, der gefaltet oder hin und her gebogen ist, wie es in der Figur dargestellt ist. Bei d*em Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2, 4A und 4B liegt der gefaltete Leiter in einer vertikalen Ebene. Die horizontale2 and 3 show circuit diagrams designed according to the invention Antennas and FIGS. 4A and 4B show the structure of the antenna according to FIG. namely Fig. 4A in plan view and Fig. 4B in cross section A-A of Figure 4A. The receiving antenna has an elongated first antenna part 10, which is oriented horizontally, and one Ferrite rod 13, which is placed vertically. Around the upper part of the ferrite rod 13, a coil 12 is wound, and from the Ferrite rod 13, the coil 12, an oscillating circuit 14 and one Output coil 15 existing arrangement forms a second antenna part. The first antenna part 10 has a conductor that folds or bent back and forth as shown in the figure. In the embodiment according to FIGS. 2, 4A and 4B, the folded conductor lies in a vertical plane. The horizontal
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Komponente des gefalteten Leiters, die sich in Längsrichtung des ersten Teils 10 erstreckt, wird als erster Abschnitt 51a und die zu diesem senkrechte Komponente als zweiter Abschnitt 51b bezeichnet. Das äußere Ende 11 des gefalteten Leiters ist frei oder offen, wie es in der Figur dargestellt ist. Dieser horizontal gefaltete Leiter ist in zwei Teile oder Flügel 10a und 10b (siehe Fig. 4A) unterteilt. Die Enden 12a und 12b der Spule 12 sind jeweils mit einem der inneren Enden dieser Hälften oder Flügel 10a und 10b verbunden.Component of the folded conductor, which extends in the longitudinal direction of the first part 10, is called the first portion 51a and the to this perpendicular component referred to as second section 51b. The outer end 11 of the folded conductor is free or open, as shown in the figure. This one horizontally folded ladder is divided into two parts or wings 10a and 10b (see Fig. 4A). The ends 12a and 12b of the coil 12 are each connected to one of the inner ends of these halves or wings 10a and 10b.
Eine weitere Spule 14a ist um den mittleren Teil des Ferritstabs 13 gewickelt und mit einem veränderbaren Kondensator 14b verbunden. Die Spule 14a und der Kondensator 14b bilden einen abstimmbaren Resonanzschwingkreis. Um den unteren Teil des Ferritstabs 13 ist eine weitere Spule 15 gewickelt, die mit Ausgangsanschlüssen 17 der Antenne über einen Symmetriertraneformator 16 zur Anpassung des Leitungswiderstands gekoppelt ist. Dieser Symmetriertransformator ist in den Fig. 4A und 4B nicht dargestellt. Die Spule bildet die Ausgangsspule.Another coil 14a is wound around the central part of the ferrite rod 13 and connected to a variable capacitor 14b. The coil 14a and the capacitor 14b form a tunable one Resonance circuit. Around the lower part of the ferrite rod 13 is another coil 15 is wound, which is connected to output connections 17 of the antenna via a symmetrizing transformer 16 for adaptation of the line resistance is coupled. This balancing transformer is not shown in Figs. 4A and 4B. The coil forms the output coil.
Fig. 3 stellt das Schaltbild einer weiteren erfindungsgemäßen Empfangsantenne dar. Das Besondere an der Antenne nach Fig. 3 ist, daß der erste Antennenteil 10 in einer horizontalen Ebene liegt, während der erste Antennenteil 10 nach Fi.g 2 in einer vertikalen Ebene liegt.FIG. 3 shows the circuit diagram of a further receiving antenna according to the invention. What is special about the antenna according to FIG. 3 is that the first antenna part 10 lies in a horizontal plane, while the first antenna part 10 according to Fig. 2 in a vertical plane.
Der Antennengewinn der Antenne nach Fig. 3 ist im wesentlichen der gleiche wie der der Antenne nach Fig. 2.The antenna gain of the antenna according to FIG. 3 is essentially the same as that of the antenna according to FIG. 2.
Nachstehend wird anhand der Fig. 4A und 4B der mechanische Aufbau der erfindungsgemäßen Antenne beschrieben. Die Antenne hat ein Gehäuse 20 mit einer oberen Abdeckung 21, einer unteren Abdeckung 22 und Seitenwänden 23a, 23b. Eine kreisförmige Scheibe 24 greift in die obere Abdeckung 21 ein, so daß die Scheibe 24 um ihre eigene Achse drehbar ist. Unter der Scheibe 24 ist ein erster oberer Spulenkörper 25 aus dielektrischem Material befestigt.The mechanical structure of the antenna according to the invention is described below with reference to FIGS. 4A and 4B. The antenna has a Housing 20 with an upper cover 21, a lower cover 22 and side walls 23a, 23b. A circular disc 24 engages into the top cover 21 so that the disk 24 is rotatable about its own axis. Under the disk 24 is a first upper bobbin 25 made of dielectric material attached.
Die Kopplungsspule 12 ist um diesen ersten Spulenkörper 25 herumgewickelt. The coupling coil 12 is wound around this first bobbin 25.
Die beiden Flügel 10a und 10b des ersten Antennenteils 10 weisen Jeweils eine dünne rechteckige dielektrische Platte 30 auf. Jede Platte 50 hat an ihrem einen Ende einen kleinen Vorsprung 50a bzw. 50b, durch den sie an der Scheibe 24 befestigt ist. Der gefaltete Leiter ist in der dielektrischen Platte 50 eingebettet, wie es durch die gestrichelten Linien in den Figuren dargestellt ist. Dieser Leiter hat eine vorbestimmte Periode mit den horizontalen Abschnitten 51a der Länge D und den vertikalen Abschnitten 51b der Länge H. Das eine Ende jedes Flügelleiters ist elektrisch mit dem zugeordneten Ende der Spule 12 durch die Scheibe 24 hindurch verbunden, während das andere Ende 11 des Leiters freiliegt. Der erste Antennenteil 10 ist daher zusammen mit dem ersten oberen Wickelkörper 25 und der Spule 12 um die Achse des Wickelkörpers 25 herum drehbar. Der erste Antennenteil wird durch Drehung auf die Richtung der zu empfangenen elektromagnetischen Welle ausgerichtet. The two wings 10a and 10b of the first antenna part 10 each have a thin rectangular dielectric plate 30. Every At one end of the plate 50 has a small projection 50a or 50b by means of which it is attached to the disk 24. Of the folded conductor is embedded in the dielectric plate 50 as shown by the dashed lines in the figures is. This conductor has a predetermined period with the horizontal portions 51a of length D and the vertical portions 51b of length H. One end of each wing conductor is electrically connected to the associated end of the coil 12 through the disk 24 connected while the other end 11 of the conductor is exposed. The first antenna part 10 is therefore together with the first upper one Winding body 25 and the coil 12 around the axis of the winding body 25 around. The first antenna part is opened by rotation aligned with the direction of the electromagnetic wave to be received.
Der zweite untere dielektrische Wickelkörper 26 ist an der unteren Abdeckung 22 des Gehäuses 20 befestigt, so daß die beiden Wickelkörper 25 und 26 koaxial sind. Zwischen den beiden Wickelkörpern 25 und 26 befindet sich ein kurzer Luftspalt. Die Unterseite des durch die beiden Wickelkörper 25 und 26 hindurchgeführten Ferritstabs 13 ist an der unteren Abdeckung 22 angeklebt.The second lower dielectric bobbin 26 is on the lower Cover 22 of the housing 20 attached so that the two winding bodies 25 and 26 are coaxial. Between the two bobbins 25 and 26 there is a short air gap. The underside of the ferrite rod passed through the two winding bodies 25 and 26 13 is adhered to the lower cover 22.
Die Schwingkreisspule 14a ist um den zweiten Wickelkörper 26 herumgewickelt und mit dem veränderbaren Kondensator 14b über Leitungen verbunden. Der veränderbare Kondensator 14b ist an einer vertikalen Platte 30 befestigt, die auf der unteren Abdeckung 22 steht. Der Kondensator 14b ist mit Hilfe eines Drehknopfffi 40 einstellbar, der außerhalb des Gehäuses 10 liegt.The resonant circuit coil 14a is wound around the second bobbin 26 and connected to the variable capacitor 14b Lines connected. The variable capacitor 14b is on a vertical plate 30 attached to the bottom cover 22 stands. The capacitor 14b is connected with the aid of a rotary knob 40 adjustable, which is outside the housing 10.
Auf dem zweiten Wickelkörper 26 ist ein dritter Wickelkörper 27 axial verschiebbar gelagert. Auf diesem dritten Wickelkörper 27A third winding body 27 is located on the second winding body 26 axially displaceable. On this third winding body 27
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ist die Ausgangsspule 15 angeordnet. Sie ist mit den Ausgangsanschlüssen 17 an der Seitenwand des Gehäuses 10 verbunden. Wenn ein Symmetriertransformator vorgesehen ist, kann er innerhalb oder außerhalb des Gehäuses elektrisch zwischen der Ausgangsspule 15 und den Ausgangsanschlüssen 17 angeordnet sein. In ein Ende des dritten Wickelkörpers 27 greift eine Schraube 28, die außerdem in einen Vorsprung 29 auf der Bodenplatte 22 eingreift. Durch Drehen der Schraube 28 .mittels eines Schraubendrehers wird die Lage des dritten Wickelkörpers 27 auf dem zweiten Wickelkörper fein eingestellt. Die Lage des dritten Wickelkörpers 27 und der Ausgangsspule 15 bestimmen den Ausgangswiderstand der Antenne.the output coil 15 is arranged. It is with the output connections 17 connected to the side wall of the housing 10. If a balun transformer is provided, it can be inside or be arranged outside the housing electrically between the output coil 15 and the output terminals 17. In one end of the Third winding body 27 engages a screw 28, which also engages in a projection 29 on the base plate 22. By Turning the screw 28 .by means of a screwdriver, the position of the third winding body 27 on the second winding body finely adjusted. The position of the third bobbin 27 and the output coil 15 determine the output resistance of the antenna.
Die Spulenkörper 25 und 26 haben jeweils eine auf ihrer Außenseite umlaufende Nut, in der jeweils eine der Spulen 14a und 15 angeordnet ist.The bobbins 25 and 26 each have one on their outside circumferential groove in which one of the coils 14a and 15 is arranged is.
Die Fig. 5A, 5B und 5C zeigen den Aufbau des dritten Wickelkörpers 27 des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 4A und 4B ausführlicher. Wie die Fig. 5A bis 5C zeigen, hat der zweiten Wickelkörper 26 eine vertikale Nut 26A in der Außenseite und der dritte Wickelkörper 27 einen inneren Vorsprung 27d, der in die vertikale geradlinige Nut 26 eingreift. Der Eingriff des Vorsprungs 27d in die Nut 26a verhindert eine Verdrehung des dritten Wickelkörpers 27 und/oder der Ausgangsspule 15. Der dritte Wickelkörper 27 hat eine kreisförmig umlaufende Nut, in der die Ausgangsspule 15 angeordnet ist, und die Verbindungsleitungen von der Ausgangsspule 15 zu den Ausgangsanschlüssen 17 sind durch zwei benachbarte Schlitze 27e hindurchgeführt. Für den VHF/UHF-Bereich genügt eine Ausgangsspule mit nur einer Windung. Der dritte Wickelkörper 27 hat ebenfalls einen äußeren Vorsprung 27b mit einer Gewindebohrung 27c. In diese Gewindebohrung 27c greift die Schraube 28 für die Lageeinstellung des dritten Wickelkörpers 27 ein. Wenn die Lage des dritten Wickelkörpers 27 eingestellt ist, wird die Schraube 28 mittels einer Kontermutter 28a gesichert.FIGS. 5A, 5B and 5C show the structure of the third bobbin 27 of the embodiment of FIGS. 4A and 4B in more detail. As FIGS. 5A to 5C show, the second winding body 26 has a vertical groove 26A in the outside and the third bobbin 27 an inner projection 27d, which in the vertical straight groove 26 engages. The engagement of the projection 27d in the groove 26a prevents rotation of the third winding body 27 and / or the output coil 15. The third winding body 27 has a circular circumferential groove in which the output coil 15 is arranged, and the connecting lines from the output coil 15 to the output terminals 17 are through two adjacent Slots 27e passed through. Sufficient for the VHF / UHF range an output coil with only one turn. The third winding body 27 also has an outer projection 27b with a threaded hole 27c. The screw 28 for adjusting the position of the third winding body 27 engages in this threaded bore 27c. if the position of the third winding body 27 is set, the screw 28 is secured by means of a lock nut 28a.
Die Fig* 6A, 6B und 6C stellen den unteren Teil eines weiteren Ausführungsbeispiels dar. Das Besondere bei diesem Ausführungsbeispiel besteht darin, daß der zweite Wickelkörper weggelassen und der Wickelkörper 27 direkt auf dem Ferritstab 13 angeordnet ist. In diesem Falle kann eine vertikale geradlinige Nut in dem Ferritstab 13 ausgebildet sein.Figures 6A, 6B and 6C represent the lower part of another Exemplary embodiment. The special feature of this embodiment is that the second winding body is omitted and the winding body 27 arranged directly on the ferrite rod 13 is. In this case, a vertical straight groove may be formed in the ferrite rod 13.
Fig. 7 stellt die Abhängigkeit der Ausgangsimpedanz (des Welligkeitfaktors bzw. Stehwellenverhältnisses VSWR) von der Empfangsfrequenz f mit der Lage (a), (b) und (c) des Spulenkörpers 27 als Parameter (siehe beispielsweise Fig. 6B) dar. Wie Fig. 7 zeigt, hängt die Ausgangsimpedanz der Antenne von der Lage des Wickelkörpers 27 oder der Ausgangsspule 15 und der Frequenz ab. Da die Ausgangsimpedanz angepaßt sein sollte (was bedeutet, daß VSWR-1 ist), wird die Lage der Ausgangsspule für jede Empfangsfrequenz so eingestellt, daß der Wert von VSWR minimal wird. Fig. 7 shows the dependence of the output impedance (the ripple factor or standing wave ratio VSWR) from the reception frequency f with the positions (a), (b) and (c) of the coil former 27 as a parameter (see, for example, FIG. 6B). As FIG. 7 shows, the output impedance of the antenna depends on the position of the Spool 27 or the output coil 15 and the frequency. Since the output impedance should be matched (which means that VSWR-1), the position of the output coil is set for each receiving frequency so that the value of VSWR becomes a minimum.
Während des Betriebs wird die Antenne so angeordnet, daß der Ferritstab 13 senkrecht und der erste Antennenteil 10 horizontal ausgerichtet ist. Der horizontale erste Antennenteil 10 wird so gedreht, daß die Flügel 10a und 10b senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen stehen, um den maximalen Antennengewinn zu erzielen. Dann wird der einstellbare Widerstand so eingestellt, daß die Resonanzfrequenz des Schwingkreises mit der Empfangsfrequenz übereinstimmt. Dann wird die Lage des dritten Wickelkörpers oder der Ausgangsspule so eingestellt, daß die Ausgangsimpedanz das minimale Stehwellenverhältnis VSWR ergibt. Diese drei Maßnahmen können so durchgeführt werden, daß die Empfangsamplitude maximal wird. Allerdings trägt die Lageeinstellung der Ausgangsspule nicht viel zum Antennengewinn bei. Die Lage der Ausgangsspule kann daher fest eingestellt bleiben, nachdem sie auf eine für die Mittenfrequenz des Empfangsfrequenzbereichs geeignete Stelle eingestellt wurde.During operation, the antenna is arranged so that the Ferrite rod 13 vertically and the first antenna part 10 horizontally is aligned. The horizontal first antenna part 10 is rotated so that the wings 10a and 10b are perpendicular to the direction of propagation of the electromagnetic waves to the maximum To achieve antenna gain. Then the adjustable resistor is set so that the resonance frequency of the resonant circuit with matches the reception frequency. Then the location of the third The winding former or the output coil is adjusted so that the output impedance results in the minimum standing wave ratio VSWR. These three measures can be carried out in such a way that the reception amplitude becomes a maximum. However, the attitude is bearing the output coil does not contribute much to the antenna gain. The position of the output coil can therefore remain fixed, after it has been set to a position suitable for the center frequency of the receiving frequency range.
Nachstehend werden Kennlinien der erfindungsgemäßen Antenne und einige Bemessungsgrößen anhand der Fig. 8 bis 11 beschrieben.Characteristic curves of the antenna according to the invention and some dimensioning variables are described below with reference to FIGS. 8 to 11.
Für die praktische Anwendung der Antenne ist es günstig, wenn der Ferritstab 13 einen Durchmesser von 0«6-35 nun und eine Länge Lf«25-200 mm aufweist und die Ausgangsimpedanz 300 Ohm beträgt, die an die Eingangsimpedanz eines Symmetriertransformators angepaßt ist. Wenn die Abmessungen des Ferritstabs verringert werden, nehmen auch der Antennengewinn und die Ausgangsimpedanz ab, und wenn die Abmessungen des Ferritstabs vergrößert werden, nimmt die Ausgangsimpedanz zu und der Antennengewinn wegen der Fehlanpassung der Impedanz ab.For the practical application of the antenna, it is preferable that the ferrite rod having a diameter of 0 «now 6-35 and a length L f" 25-200 mm 13 and the output impedance is 300 ohms, which is matched to the input impedance of a balun transformer. If the size of the ferrite rod is decreased, the antenna gain and output impedance will also decrease, and if the size of the ferrite rod is increased, the output impedance will increase and the antenna gain will decrease due to the mismatching of the impedance.
Fig. 8 zeigt die Abhängigkeit des Antennengewinns G der Antenne nach Fig. 2 von der Länge Lf des Ferritstabs mit dem Durchmesser 0 des Ferritstabs als Parameter, wobei auf der horizontalen Achse die Länge L- in mm und auf der vertikalen Achse der Antennengewinn G aufgetragen sind und die Prüffrequenz 83 MHz beträgt. Wie Fig. 8 zeigt, sollte zur Erzielung eines hohen Antennengewinns der Durchmesser 0 im Bereich von 8 mm bis 30 mm und die Länge Lx. im Bereich von 50 mm bis 200 mm liegen. In diesen Bereichen ergibt sich der maximale Antennengewinn, wenn der Durchmesser bei etwa 20 mm und die Länge L- bei etwa 75 mm liegt. Wenn die Abmessungen in dem erwähnten Bereich liegen, liegt die gemessene Ausgangsimpedanz der Ferritantenne im Bereich von etwa 100 Ohm bis 200 0hm und die Ausgangsimpedanz des ersten Antennenteils im Bereich von etwa 30 Ohm bis 150 Ohm. Wenn die Abmessungen so gewählt sind, daß sich der maximale Antennengewinn ergibt (0«2O mm, Lf»75 mm), beträgt die gemessene Ausgangsimpedanz des zweiten Ferritantennenteils 150 Ohm und die gemessene Ausgangsimpedanz des ersten horizontalen Antennenteils 80 Ohm. Diese Werte der Ausgangsimpedanz enthalten nicht den Einfluß der Kopplungsspule 12 nach Fig. 2, mit anderen Worten, der erste Antennenteil wird von der zweiten Ferritantenne getrennt, um die Ausgangsimpedanz der beiden Teile getrennt zu messen. In der Praxis sind der erste horizontale Teil und der zweite vertikale Ferritstabteil durch die Kopplungsspule 12 gekoppelt, so daß die bevorzugte Ausgangsimpedanz der kombinierten Antennen des ersten horizontalen Teils und des vertikalen Ferritstabteils 300 Ohm8 shows the dependence of the antenna gain G of the antenna according to FIG. 2 on the length L f of the ferrite rod with the diameter 0 of the ferrite rod as a parameter, the length L- in mm on the horizontal axis and the antenna gain G on the vertical axis are plotted and the test frequency is 83 MHz. As FIG. 8 shows, in order to achieve a high antenna gain, the diameter 0 should be in the range from 8 mm to 30 mm and the length Lx. are in the range from 50 mm to 200 mm. The maximum antenna gain is obtained in these areas if the diameter is around 20 mm and the length L- is around 75 mm. If the dimensions are in the range mentioned, the measured output impedance of the ferrite antenna is in the range of about 100 ohms to 200 ohms and the output impedance of the first antenna part is in the range of about 30 ohms to 150 ohms. If the dimensions are chosen so that the maximum antenna gain results (0 «20 mm, L f » 75 mm), the measured output impedance of the second ferrite antenna part is 150 ohms and the measured output impedance of the first horizontal antenna part is 80 ohms. These values of the output impedance do not contain the influence of the coupling coil 12 according to FIG. 2, in other words, the first antenna part is separated from the second ferrite antenna in order to measure the output impedance of the two parts separately. In practice, the first horizontal part and the second vertical ferrite rod part are coupled by the coupling coil 12 so that the preferred output impedance of the combined antennas of the first horizontal part and the vertical ferrite rod part is 300 ohms
beträgt.amounts to.
Fig. 9A zeigt den Gewinn der Antenne nach Flg. 2, wenn die Länge D der ersten Abschnitte 21a und die Länge H der zweiten Abschnitte 51b (siehe Fig. 2) verstellt werden und der Durchmesser 0 und die Länge L^ des Ferritstabs so gewählt sind, daß der Antennengewinn des Ferritstä>s maximal ist (0-20 mm, Lf«75 mm), wobei auf der vertikalen Achse der Antennengewinn G und auf der horizontalen Achse die Länge H die zweiten Abschnitte 51b aufgetragen und die Länge D der ersten Abschnitte 51a als Parameter gewählt ist. Wie Fig. 9A zeigt, ergibt sich ein hoher Antennengewinn G, wenn die Länge D im Bereich von 6 mm bis 12 mm und die Länge H im Bereich von 40 ram bis 150 mm liegt. Und der maximale Antennengewinn ergibt sich, wenn die Länge D etwa gleich 8 mm und die Länge H etwa gleich 60 mm ist.9A shows the gain of the antenna according to FIG. 2, if the length D of the first sections 21a and the length H of the second sections 51b (see Fig. 2) are adjusted and the diameter 0 and the length L ^ of the ferrite rod are selected so that the antenna gain of the ferrite rod is maximum (0-20 mm, L f «75 mm), where the antenna gain G is plotted on the vertical axis and the length H of the second sections 51b is plotted on the horizontal axis and the length D of the first sections 51a is selected as a parameter. As FIG. 9A shows, a high antenna gain G results when the length D is in the range from 6 mm to 12 mm and the length H in the range from 40 ram to 150 mm. And the maximum antenna gain results when the length D is approximately equal to 8 mm and the length H is approximately equal to 60 mm.
Fig. 9B zeigt den gemessenen Antennengewinn der Antenne nach Fig. 2, wenn die horizontale Gesamtlänge L des ersten Antennenteils 10 (siehe Fig. 2) verändert wird, wobei der Antennengewinn G auf der vertikalen Achse und die Länge L auf der horizontalen Achse aufgetragen und die Länge D der ersten Abschnitte 51a des gefalteten Leiters als Parameter, dagegen die Länge H konstant gleich 60 mm gewählt ist. Wie Fig. 9B zeigt, ergibt sich ein hoher Antennengewinn, wenn die Länge D der ersten Abschnitte 51a im Bereich von etwa 6 mm bis 12 mm und die Länge L des horizontalen Teils im Bereich von etwa 350 mm bis 700 mm liegt. Und der maximale Antennengerinnergibt sich, wenn die Länge D etwa 8 mm und die Länge L etwa 480 mm beträgt.FIG. 9B shows the measured antenna gain of the antenna according to FIG. 2 when the overall horizontal length L of the first antenna part 10 (see FIG. 2) is changed, the antenna gain G is plotted on the vertical axis and the length L on the horizontal axis and the length D of the first sections 51a of the folded conductor as a parameter, whereas the length H is chosen to be constant equal to 60 mm. As shown in Fig. 9B, a high antenna gain when the length D of the first sections 51a is in the range from approximately 6 mm to 12 mm and the length L of the horizontal part in the range from approximately 350 mm to 700 mm. and the maximum antenna cone results when the length D is about 8 mm and the length L is approximately 480 mm.
Fig. 10 stellt einen Vergleich des Antennengewinns der erfindungsgemäßen Antenne mit dem bekannter Antennen dar, wobei auf der vertikalen Achse der Antennengewinn in dB und auf der horizontalen Achse die Frequenz in MHz aufgetragen ist. Die für den Vergleich gewählte erfindungsgemäße Antenne hat einen Ferritstabdurchmesser von 20 mm, eine Ferritstablänge Lf von 75 mm, eine Länge H der zweiten Abschnitte 51b des gefalteten Leiters von 60 mm, eine10 shows a comparison of the antenna gain of the antenna according to the invention with the known antenna, the antenna gain in dB being plotted on the vertical axis and the frequency in MHz being plotted on the horizontal axis. The antenna according to the invention selected for the comparison has a ferrite rod diameter of 20 mm, a ferrite rod length L f of 75 mm, a length H of the second sections 51b of the folded conductor of 60 mm, a
Länge D der ersten Abschnitte 51a des gefalteten Leiters von 8 mm und eine Länge L des ersten Antennenteils 10 von 480 mm. In Fig. 10 stellen die Kurve (a) die Kennlinie der bekannten standardisierten Dipolantenne mit einer Länge von 1800 mm (gleich der halben Wellenlänge bei 83 MHz), die Kurve (b) die Kennlinie der bekannten standardisierten Dipolantenne mit einer Länge von 1000 mm, die Kurve (c) die Kennlinie der bekannten standardisierten Dipolantenne mit einer Länge von 600 mm, die Kurven (d^), (dp) und (d,) die Kennlinien der bekannten Ferritantenne nach Fig, 1A und die Kurven (e«j), (eg) und (e~) die Kennlinien der erfindungsgemäßen Antenne nach Fig. 2 dar, wobei (d^) und (e^) für eine Resonanzfrequenz von 76 MHz, (d2) und (e2) für eine Resonanzfrequenz von 83 MHz und (d,) und (e,) für eine Resonanzfrequenz von 90 MHz gelten. Wie Fig. 10 zeigt, hat die erfindungsgemäße Antenne bei einer horizontalen Länge von etwa 480 mm nahezu den gleichen Antennengewinn wie die herkömmliche Dipolantenne mit einer Länge, die gleich der halben Wellenlänge von 1800 mm ist. Bei dem Vergleich nach Fig. 10 war die erfindungsgemäße Antenne auf die Frequenzen 76 MHz, 83 MHz und 90 MHz mittels des einstellbaren Kondensators 14b (siehe Fig. 2) abgestimmt. Length D of the first sections 51a of the folded conductor of 8 mm and a length L of the first antenna part 10 of 480 mm. In Fig. 10 curve (a) represents the characteristic of the known standardized dipole antenna with a length of 1800 mm (equal to half the wavelength at 83 MHz), curve (b) the characteristic of the known standardized dipole antenna with a length of 1000 mm, the curve (c) the characteristic of the known standardized dipole antenna with a length of 600 mm, the curves (d ^), (dp) and (d,) the characteristics of the known ferrite antenna according to Fig. 1A and the curves (e «j) , (eg) and (e ~) represent the characteristics of the antenna according to the invention according to FIG. 2, where (d ^) and (e ^) for a resonance frequency of 76 MHz, (d 2 ) and (e 2 ) for a resonance frequency of 83 MHz and (d,) and (e,) apply for a resonance frequency of 90 MHz. As FIG. 10 shows, the antenna according to the invention has, with a horizontal length of approximately 480 mm, almost the same antenna gain as the conventional dipole antenna with a length which is equal to half the wavelength of 1800 mm. In the comparison according to FIG. 10, the antenna according to the invention was tuned to the frequencies 76 MHz, 83 MHz and 90 MHz by means of the adjustable capacitor 14b (see FIG. 2).
Fig. 11 zeigt den richtungsabhängigen Antennengewinn der erfindungsgemäßen Antenne in einer horizontalen Ebene in Form eines Strahlungsdiagramms. Wie man sieht, hat das Strahlungsdiagramm die Form einer "8". Wenn es daher mehrere Sender gibt, muß die Antenne auf den gewünschten Sender ausgerichtet werden, in dem der erste horizontale Antennenteil 10 verdreht wird. Die Abstimmung und/oder Verdrehung der erfindungsgemäßen Antenne ist sehr leicht, weil ihre Horizontallänge sehr kurz im Vergleich zu einer bekannten standardisierten A/2 Dipolantenne ist.Fig. 11 shows the direction-dependent antenna gain of the invention Antenna in a horizontal plane in the form of a radiation diagram. As you can see, the radiation pattern has the shape of an "8". Therefore, if there are several transmitters, must the antenna can be aligned with the desired transmitter by rotating the first horizontal antenna part 10. the Tuning and / or rotating the antenna according to the invention is very easy because its horizontal length is very short compared to a known standardized A / 2 dipole antenna.
Die erfindungsgemäße Antenne ist daher als Zimmerantenne für den Empfang elektromagnetischer Wellen im VHF/üHF-Bereich geeignet und hat nahezu den gleichen Antennengewinn wie die bekannte große Λ /2 Dipolantenne, und zwar trotz der geringen Abmessungen derThe antenna according to the invention is therefore suitable as an indoor antenna for receiving electromagnetic waves in the VHF / UHF range and has almost the same antenna gain as the known large Λ / 2 dipole antenna, despite the small dimensions of the
erflndungegemäßen Antenne.antenna according to the invention.
Die erfindungsgemäße Antenne 1st daher sehr klein Im Vergleich zu einer bekannten Dipolantenne und hat dennoch einen hohen Antennengewinn· Ferner ist das Drehen oder Ausrichten der Antenne sehr leicht. Mithin ergibt sich eine ausgezeichnete Zimmerantenne für den VHF-UHF-Empfangsbereich.The antenna according to the invention is therefore very small in comparison to a known dipole antenna and still has a high antenna gain · Furthermore, rotating or aligning the antenna very easy. This results in an excellent indoor antenna for the VHF-UHF reception area.
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Claims (6)
daß die Schwingkreisspule (14a) auf den zweiten Wickelkörperthat the coupling coil (12) is wound on the first winding body (25),
that the resonant circuit coil (14a) on the second winding body
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8125 | Change of the main classification |
Ipc: H01Q 21/29 |
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| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: TDK CORPORATION, TOKYO, JP |
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| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |